生物经济已成为全球各国再工业化和创造财富的一种重要手段和战略性资源,"面向人民生命健康的生物医药"作为生物经济四大重点领域之一,梳理其发文趋势、文献特征、研究领域、学术影响力与研究热点,对后续理论研究和实践探索具有重要意义.通过采用VOSviewer软件,对WOS核心合集数据库中2000年～2023年全球发表的5 370篇和其中383篇中国发表的生物经济领域论文进行可视化分析,揭示中国生物经济领域研究的产出与影响力.研究表明:①全球生物经济领域的研究呈现持续上升趋势,大致可分为2000年～2010年间的探索阶段和2011年～2023年间的快速增长阶段;②主要发文国家集中在美国与欧盟的发达国家,其中德国表现突出,与政策支持、大量经费和人员的投入密切相关;③虽然中国相关研究略晚于欧美地区,但随着生物医药、生物医学工程、生物农业、生物制造、生物能源、生物环保、生物技术服务等战略性新兴产业在国民经济社会发展中的战略地位显著提升,发文量快速上升,全球影响力不断提高;④中国的研究主要集中在与生物能源、生物制品、生物修复、资源回收等相关的循环经济,以及与生物燃料、生物质、生物炭、生物柴油相关的循环经济方面.此外,中国生物经济中有关生物医药领域的研究特色主要涉及绿色合成、能源、环境和生物医学应用,与生物经济相关的药用植物、民族医药植物、海洋藻类药用以及用于中医诊断决策支持的阴阳五行平衡与非平衡模型的相关研究.随着国家政策的支持,生物经济产业规模迅速增长,成为"十四五"时期生物经济发展的核心支柱产业之一.

目的:通过制造小鼠胆管远端狭窄而近端扩张，建立一种新的胆管缺损与修复研究模型。方法:首先构建胆管狭窄模型小鼠并与假手术和胆管完全梗阻(BDL)小鼠比较，检测体重、胆道和肝功变化情况；然后进行胆管缺损与修补，并检测血清生化和组织病理学变化。结果:建模术后14天，BDL组小鼠体质量显著低于假手术组( P<0.05)，而胆管狭窄组无显著下降；与假手术组相比，胆管狭窄组与BDL组的胆管与胆囊均显著扩张，但二者的直径之和胆管狭窄组显著小于BDL组( P<0.05)；吲哚菁绿荧光成像实验证实胆管狭窄组小鼠胆道可通畅引流胆汁；胆管狭窄组小鼠的血清丙氨酸氨基转移酶(ALT)、天门冬氨酸氨基转移酶(AST)和总胆红素水平略高于假手术组(均 P<0.05)，但显著低于BDL组( P<0.05)。胆管狭窄组小鼠胆管经缺口损伤与修补术后30天，胆管外观修复良好，胆道仍然通畅；HE染色见补片处胆管上皮排列整齐；免疫组化证实绿色荧光蛋白、CK19染色阳性。 结论:成功构建小鼠胆道缺损与修复模型，可为胆管损伤修复机制的研究和组织工程胆管的评价提供一种新的模型。

熊去氧胆酸(ursodeoxycholic acid,UDCA)是用于治疗多种肝胆疾病的临床优选药物,对某些癌症及其他疾病也有辅助治疗的作用.然而,UDCA的化学合成普遍存在路线繁琐、反应条件苛刻、对环境不友好,产率低等缺陷,严重限制了其工业化生产与应用.因此,具有合成路线短、产率高、反应条件温和、成本低等优势的绿色生物合成技术逐渐成为UDCA合成的主要研究方向.生物转化法合成UDCA通常是以石胆酸(lithocholic acid,LCA)、鹅去氧胆酸(chenodeoxycholic acid,CDCA)或胆酸(cholic acid,CA)为底物,利用全细胞转化法或酶法合成UDCA,该生物合成的本质主要是利用酶的特异性将底物转化为UDCA.因此,具有特异性辅酶依赖性、高酶活性、高稳定性和高浓度底物耐受性的7α/β-羟基类固醇脱氢酶(7α/β-HSDH)和P450单加氧酶的设计开发成为研究热点.综述UDCA的酶法制备技术,探讨现有酶法合成的优缺点,展望未来发展方向,以期实现UDCA的绿色、高效、安全、可持续的生物制造.

膜分离技术由于其独特的分离机制,能够实现中药制药的高效分离与纯化,从而实现中药绿色制造,推动中药行业绿色、高质量发展.通过对近年来微滤、超滤、纳滤、膜蒸馏、集成膜技术及其他膜分离技术在中药绿色制造中的应用进行综述,并探讨膜分离技术在中药制药中的应用前景,可为中药绿色制造提供新思路,推动膜分离技术在中药制药过程中的新应用和新发展.

在中药制造工业中,质量控制决定药品的安全性、有效性及质量的稳定性.而传统质量控制方式一般在批生产结束后对药品进行抽样离线检测,这种方式不仅缺乏全面性,且不能及时发现生产环节中存在的问题.过程分析技术(process analysis technology,PAT)采用过程检测、数学建模、数据分析等技术对中药制剂生产各个环节的关键质量属性(critical quality attributes,CQA)进行实时收集、分析、反馈、控制以及持续改进.PAT在中药制造工业中的应用是近年来研究的热点之一,其对中药制剂生产质量控制具有实时性、系统性、无损绿色、整体快速检测等优势,可有效保障中药制剂质量的稳定性、提高生产效率,并对中药量-质传递规律研究具有关键作用.常用的PAT有近红外光谱、拉曼光谱、在线微波等,运用PAT建立在线检测模型是中药生产实现智能制造的关键基础性工作;通过PAT获得实时在线检测数据并以此为基础建立闭环控制模型是行业的关键共性技术难点.该文采用系统文献分析法总结归纳了国内外相关文献、政策法规以及生产应用等,对过程分析技术的发展趋势以及实际应用情况进行介绍汇总,以期为推动PAT在中药制造工业中的应用提供借鉴,助推中药行业智能化转型升级及高质量发展.

仿果蝇眼睛的抗反射纳米涂层是一种具有巨大市场潜力的生物可降解材料,可用于制造各种需要抗反射性能的光学设备.相较于物理化学法,采用微生物表达视黄素蛋白为在温和条件下制备纳米涂层提供了新思路.然而,目前抗反射涂层的关键——视黄素蛋白的表达水平较低,难以满足大规模生产.本研究通过分析筛选果蝇来源视黄素蛋白的最佳表达宿主,优化视黄素蛋白的表达水平,确定了中国仓鼠卵巢细胞(Chinese hamster ovary,CHO)是视黄素蛋白的高效表达宿主,获得纯化的视黄素蛋白.同时,探索羊毛脂纳米乳液的制备方法,确定了特定浓度视黄素蛋白及与蜡乳液的比例为16:4,纳米涂层形成体系pH为7.0,温度为30℃时,纳米涂层的抗反射能力最佳.本研究为人工绿色可降解抗反射涂层的未来应用奠定基础,提供了蛋白表达优化思路,并通过纳米涂层的成分确定及体系成分浓度、pH及温度的优化,增强了人工抗反射纳米涂层的抗反射能力并降低了生产成本.

甲醇来源丰富、价格低廉,已成为生物制造行业极具吸引力的底物之一.构建微生物细胞工厂实现甲醇到增值化学品的生物转化,具有过程绿色、条件温和、产品体系多样等优势,不仅能拓展基于甲醇的产品链,还能缓解当前生物制造"与民争粮、与粮争地"的问题,是实现绿色生物制造的重要手段.因此,阐明不同天然甲基营养菌中涉及甲醇氧化、甲醛同化和异化途径对于后续基因工程改造工作至关重要,也更有利于构建新型非天然甲基营养菌.本文讨论了甲基营养菌中甲醇代谢途径的研究现状,并结合近年来天然和人工合成甲基营养菌在甲醇生物转化中的应用进展及面临的挑战.

以酶及微生物细胞催化剂结合工程学方法将廉价、废弃原料进行高效生物转化可实现化学品的可持续生产.近年来,合成生物学、系统生物学及酶工程等技术的快速发展大大推动了化学品的可持续生物制造,既实现了多种新型化学品的生物合成,又显著提高化学品的生物合成效率.为展示化学品生物合成的最新进展并促进绿色生物制造的发展,《生物工程学报》特组织出版化学品生物合成专刊,从酶催化与生物合成机制、微生物细胞合成、一碳生物炼制以及关键核心技术等方面,介绍化学品生物合成的最新前沿、挑战以及潜在解决方案.

微生物细胞工厂广泛用于生物燃料以及高值化学品和大宗化学品的可持续生产,但是高浓度产物和底物以及多种环境胁迫条件会抑制菌株的发酵效率,降低生产的经济性.因此,增强菌株耐受性对于目的产物的高效和可持续生产至关重要.近年来,利用转运蛋白工程保护菌株免受毒性化合物的损害以提升菌株耐受性的策略日益受到研究者的关注.因此,本文总结了基于微生物转运蛋白工程改造提升菌株耐受性的研究进展,分析了目前微生物转运蛋白研究领域中存在的关键问题,并探讨了基于转运蛋白工程提升微生物菌株耐受性的策略,尤其对人工智能在转运蛋白功能注释、结构模拟和底物-转运蛋白互作预测中的应用进行了总结和展望,以期能够促进微生物在绿色生物制造领域的应用.

近年来中药产业迅猛发展,导致中药资源产业化制造过程中产生大量的中药药渣.目前对中药药渣的处理方式以堆积、填埋、焚烧为主,这些粗放低值化利用方式造成巨大的资源浪费及潜在的环境污染."碳达峰""碳中和"("双碳")已成为国家战略目标,在"双碳"的大背景之下,中药产业正迎来新一轮"低碳"风潮,中药药渣高值化利用成为中药行业践行低碳经济的突破口.该文在低碳经济视角下,通过查阅国内外相关文献,对中药药渣的微生物转化技术、酶转化技术、生物质热解、气化、水热液化等高值化利用技术进行归纳总结.对中药药渣在饲料添加剂、生物有机肥、食用菌栽培基质、制备活性炭处理废水、新能源电池等方面的应用进行综述.结合中药药渣的资源利用现状,提出切实可行的资源化开发利用策略和建议,以期为中药资源产业链提质增效与绿色发展,推动实现碳达峰、碳中和目标提供研究思路和理论依据.